Batris Llif: Arllwyswch Electronau i Mi!

Mae gwyddonwyr o Sefydliad Fraunhofer yn yr Almaen yn gwneud gwaith datblygu difrifol ym maes batris trydan, yn lle'r rhai clasurol. Gyda thechnoleg llif rhydocs, mae'r broses o storio trydan yn wirioneddol wahanol ...

Mae batris, sy'n cael eu cyhuddo o hylif fel tanwydd, yn cael eu tywallt i mewn i gar gydag injan gasoline neu ddisel. Efallai ei fod yn swnio'n iwtopaidd, ond i Jens Noack o Sefydliad Fraunhofer yn Pfinztal, yr Almaen, bywyd bob dydd yw hwn mewn gwirionedd. Er 2007, mae'r tîm datblygu y mae'n cymryd rhan ynddo wedi bod ar ei anterth yn datblygu'r math egsotig hwn o fatri y gellir ei ailwefru. Mewn gwirionedd, nid yw'r syniad o fatri rhydocs llif-drwodd neu fel y'i gelwir yn anodd, ac mae'r patent cyntaf yn yr ardal hon yn dyddio'n ôl i 1949. Mae pob un o'r ddau ofod cell, wedi'u gwahanu gan bilen (tebyg i gelloedd tanwydd), wedi'u cysylltu â chronfa ddŵr sy'n cynnwys electrolyt benodol. Oherwydd tueddiad sylweddau i ymateb yn gemegol i'w gilydd, trosglwyddir protonau o un electrolyt i'r llall trwy'r bilen, a chyfeirir electronau trwy ddefnyddiwr cyfredol sydd wedi'i gysylltu â'r ddwy ran, ac o ganlyniad mae cerrynt trydan yn llifo. Ar ôl amser penodol, mae dau danc yn cael eu draenio a'u llenwi ag electrolyt ffres, ac mae'r un a ddefnyddir yn cael ei "ailgylchu" yn y gorsafoedd gwefru.

Er bod hyn i gyd yn edrych yn wych, yn anffodus mae yna lawer o rwystrau o hyd i'r defnydd ymarferol o'r math hwn o fatri mewn ceir. Mae dwysedd ynni batri rhydocs vanadium electrolyte yn yr ystod o 30 Wh y cilogram yn unig, sydd fwy neu lai yr un fath â batri asid plwm. Er mwyn storio'r un faint o ynni â batri lithiwm-ion modern 16 kWh, ar y lefel bresennol o dechnoleg redox, bydd angen 500 litr o electrolyte ar y batri. Yn ogystal â'r holl berifferolion, wrth gwrs, y mae eu cyfaint hefyd braidd yn fawr - cawell sy'n angenrheidiol i ddarparu pŵer o un cilowat, fel blwch cwrw.

Nid yw paramedrau o'r fath yn addas ar gyfer ceir, o gofio bod y batri lithiwm-ion yn storio pedair gwaith yn fwy o egni y cilogram. Fodd bynnag, mae Jens Noack yn optimistaidd, oherwydd mae datblygiadau yn y maes hwn ar ddechrau ac mae'r rhagolygon yn addawol. Yn y labordy, mae'r batris bromid vanadium polysulfide, fel y'u gelwir, yn cyflawni dwysedd ynni o 70 Wh y cilogram ac maent yn debyg o ran maint i'r batris hydrid metel nicel a ddefnyddir ar hyn o bryd yn y Toyota Prius.

Mae hyn yn lleihau'r nifer angenrheidiol o danciau yn ei hanner. Diolch i system wefru gymharol syml a rhad (mae dau bwmp yn pwmpio electrolyt newydd, dau yn sugno allan electrolyt a ddefnyddir), gellir codi tâl ar y system mewn deg munud i ddarparu ystod o 100 km. Mae hyd yn oed systemau gwefru cyflym fel yr un a ddefnyddir yn y Tesla Roadster yn para chwe gwaith yn hirach.

Yn yr achos hwn, nid yw'n syndod bod llawer o gwmnïau modurol wedi troi at ymchwil y Sefydliad, a dyrannodd talaith Baden-Württemberg 1,5 miliwn ewro i'w datblygu. Fodd bynnag, bydd yn dal i gymryd amser i gyrraedd y cyfnod technoleg modurol. “Gall y math hwn o fatri weithio’n dda iawn gyda systemau pŵer llonydd, ac rydym eisoes yn gwneud gorsafoedd arbrofol ar gyfer y Bundeswehr. Fodd bynnag, ym maes cerbydau trydan, bydd y dechnoleg hon yn addas i'w gweithredu mewn tua deng mlynedd, ”meddai Noak.

Nid oes angen deunyddiau egsotig ar gyfer cynhyrchu batris rhydocs llif-drwodd. Nid oes angen catalyddion drud fel platinwm a ddefnyddir mewn celloedd tanwydd neu bolymerau fel batris lithiwm-ion. Mae cost uchel systemau labordy, sy'n cyrraedd 2000 ewro y cilowat o bŵer, yn ganlyniad i'r ffaith eu bod yn un-o-fath yn unig ac yn cael eu gwneud â llaw.

Yn y cyfamser, mae arbenigwyr y sefydliad yn bwriadu adeiladu eu fferm wynt eu hunain, lle bydd y broses codi tâl, hynny yw, gwaredu'r electrolyte, yn digwydd. Gyda llif rhydocs, mae'r broses hon yn fwy effeithlon nag electroleiddio dŵr i hydrogen ac ocsigen a'u defnyddio mewn celloedd tanwydd - mae batris gwib yn darparu 75 y cant o'r trydan a ddefnyddir ar gyfer gwefru.

Gallwn ragweld gorsafoedd gwefru sydd, ynghyd â gwefru confensiynol cerbydau trydan, yn gweithredu fel byfferau yn erbyn llwyth brig y system bŵer. Heddiw, er enghraifft, rhaid diffodd llawer o dyrbinau gwynt yng ngogledd yr Almaen er gwaethaf y gwynt, gan y byddent fel arall yn gorlwytho'r grid.

Cyn belled ag y mae diogelwch yn y cwestiwn, nid oes unrhyw berygl yma. “Pan fyddwch chi'n cymysgu dau electrolyt, mae cylched fer gemegol sy'n gollwng gwres ac mae'r tymheredd yn codi i 80 gradd, ond does dim byd arall yn digwydd. Wrth gwrs, mae hylifau yn unig yn anniogel, ond felly hefyd gasoline a disel. Er gwaethaf potensial batris rhydocs llif-drwodd, mae ymchwilwyr yn Sefydliad Fraunhofer hefyd yn gweithio'n galed yn datblygu technoleg lithiwm-ion ...

testun: Alexander Bloch

Batri llif Redox

Mae batri llif redox mewn gwirionedd yn groes rhwng batri confensiynol a chell tanwydd. Mae trydan yn llifo oherwydd y rhyngweithio rhwng dau electrolyt - un wedi'i gysylltu â phegwn positif y gell a'r llall â'r negyddol. Yn yr achos hwn, mae un yn rhoi ïonau â gwefr bositif (ocsidiad), a'r llall yn eu derbyn (gostyngiad), ac felly enw'r ddyfais. Pan gyrhaeddir lefel benodol o dirlawnder, mae'r adwaith yn stopio ac mae codi tâl yn cynnwys disodli'r electrolytau â rhai ffres. Mae gweithwyr yn cael eu hadfer gan ddefnyddio'r broses wrthdroi.